卷接机组并行鼓轮新型截风挡块的设计

金禹名

摘 要：在卷接机组并行鼓轮中存在滤嘴棒频繁掉落情况，导致搓板位置出现堵塞情况，造成设备停机，因此，需要对并行鼓轮结构原理加以充分分析，对引发原因进行全面分析，确保滤嘴棒平移到位，實现生产效率提升，并减少不必要的资金损耗。

关键词：卷接机组;并行鼓轮截风挡块

引言

本文以卷接机组并行鼓轮新型截风挡块设计为核心展开讨论，首先分析导致滤嘴棒发生频繁掉落的故障原因进行分析，然后针对具体诱发因素采用仿真模拟和气流分析方式设计新型截风挡块，并结合实际生产验证设计效果。

1问题分析

1.1工作流程

卷接机组的主要工作流程为：首先接收器进行滤棒段的接收，并暂且将滤棒段保存在料库中，然后由输入装置把滤棒段传输至轮槽内，进行滤棒段的切割工作，经过切割的滤棒段分为三段或者两段输送至相应的轮槽。，鼓轮中线两侧滤嘴棒回送并进行中间位移，滤棒段以三列或者两列的形式排列，之后滤棒段传输至加速鼓轮，通过传递运输至承烟槽中间位置，两侧为烟支，通过汇合鼓轮，将烟支和滤棒段贴合，为烟支的完整生产奠定基础，之后通过鼓轮处接装纸片搓接为长烟支组。

1.2存在问题

通过频闪仪观察滤棒段输送过程，并应用高速摄像机拍摄慢放分析，观察发现并行鼓轮轮槽滤棒段存在平移异常问题，导致滤棒段在输送至加速鼓轮时存在掉落情况，从纵向角度进行观察，当滤棒段移动到指定位置后，滤棒段和并行鼓轮保持并行。但在卷接机组中加速鼓轮的结构不同于其他鼓轮，如果滤棒段切割长度或者摆放位置大于承接槽的长度，则将导致滤棒段中部存在悬空情况，承烟槽两侧的吸风孔吸附在滤棒段端头位置。在滤棒段有并行鼓轮传输到加速鼓轮的过程中，当中线位置出现偏差情况。一端偏离风孔或悬空，滤棒段因为重心失衡而发生掉落情况，但是如果在实际的生产过程中偏离比较小，滤棒段虽然可准确的输送至汇合鼓轮，也会存在因为碰撞到烟支而掉落，如果滤棒段存在频繁掉落或者挤烟情况，则将导致搓板位置出现堵塞情况，最终设备发生停机故障。卷接机组负压吸风工艺的应用通过鼓轮风阀作用，为滤棒段提供足够的平移动力，在以往的卷接机组设计中，在并行鼓轮上方设置盖板、塑料板，间隙比较小，把吸风孔径向气流遮在轮槽中[1]。另外，轮槽截风挡板发挥着分隔和截断吸风区域作用，止挡滤棒段平移，所以，塑料板、盖板和卷接机组截风挡板能确保并行鼓轮轮槽中形成密封区域，径向气流通过转变为横向吸风，滤棒段受到外力的作用移动至止挡位置。因此，在对卷接机组的负压值、塑料板到鼓轮距离，盖板到鼓轮距离进行设计时，设计数据的合理性都将对横向吸风产生影响，在实际的生产中为确保滤棒段精准平移，需要对损坏塑料板进行及时的更换，并对塑料板和盖板间的间隙进行着重检查，对负压值进行调整，控制在允许范围最低值，提升吸风，但在实际应用中仍然无法有效解决滤棒段掉落问题。

2系统设计

2.1新型截风挡板设计

在改进之前，风孔正对截风挡板长孔，长孔属于吸风孔径的延伸，将吸风口对准塑料板、盖板和鼓轮间隙，风孔距离间隙越近，吸入气流越大，负压的散失速率越大，当滤棒段平移至密封区域，径向气流在孔口周围产生负压，之后产生横向吸风，促使滤棒段位移到止挡位置，但因为间隙中引进气流导致横向吸风下降，继而造成方向发散紊乱。为提升滤棒段吸力，重新设计挡块，保留止挡和截风功能同时，提升导向和气流封闭功能。通过改进设计，把径向气流截停与挡块内，通过封闭的流道将径向气流转换为横向气流，确保气流的方向和轮槽保持平行，提升吸风稳定性和强度，滤棒段位移到挡块位置，遮盖滤棒端面的吸风口，确保滤棒停留在止挡块位置。通过设计新型的截风挡块，虽然滤棒位移至轮槽时，

吸风虽然被风阀阻断，但是负压并没有完全消失，仍然会对滤棒段存在吸附作用。避免因为塑料板存在磨损变形情况而出现滤棒段回退情况[2]。新型截风挡板设计如下图所示：

2.2吸风方向与强度对比

借助仿真软件和Fluent流体分析软件对改进前和改进后的截风挡块、鼓轮轮槽气流运行情况进行分析。假设模型的进口压力是0，出口的压力是-10000Pa，对间隙泄露因素不加以考虑，对比不同挡块和并行鼓轮的轮槽气流速度和流线情况。通过实验得出，在改进之后，截风挡块具有良好的集束性和方向性，气流的流动较为通畅，改进前和改进后质量流量为0.002445kg/s和0.002585kg/s，提升了0.000140kg/s。滤棒段的平移动力主要来源于远端和近端压力差，在改进前压力差是3815.5Pa，改进后压力差是4206.9Pa，提升391.4Pa，表明新型的截风挡块能够有效提升滤棒段的平移能力。

3应用效果分析

为对改进设计实际应用效果加以明确，卷烟厂对改进后的生产情况进行观察记录，通过改进设计，在实际的生产过程中有效减少塑料板损耗数量，堵塞次数也大幅度减少，相比于改造前降低169次，滤棒掉落情况减少32次。减少停机故障，实现机组运行的高效性、稳定性。在改进之后塑料板的使用寿命大幅度提升的主要原因在于降低了径向气流对塑料板内表面所产生的作用力，避免塑料料负压紧贴鼓轮而出现磨损和割裂情况。

总结

综上，通过对卷接机组的截风挡块进行重新的设计，并应用仿真模型、流体分式设计新型截风挡块，有效提升了滤棒的定位性能，确保精准到位，实现卷接机组生产质量以及生产效率的提升。本文对某卷烟厂设备改造情况进行分析，通过设计新型截风挡块，确保滤棒段平移到位，减少掉落次数和堵塞次数，实现高效生产。

参考文献：

[1]栗勇伟，乔建军，马少军，等.卷接机组烟支搓接质量的研究及改进[J].烟草科技，2016（11）：94-97.

[2]潘恒乐.ZJ116型卷接机组循环风机的改进设计[J].湖南烟草，2019（03）：61.